概述

黄原胶(Xamthan Gum)别名汉生胶，又称黄单胞多糖，是国际上70年代发展起来的新型发酵产品。它是由甘兰黑腐病黄单胞细菌(Xanthomonas campestris)以碳水化合物为主要原料，经通风发酵、分离提纯后得到的一种微生物高分子酸性胞外杂多糖。

其作为新型优良的天然食品添加剂用途越来越广泛。组成：D-葡萄糖，D-甘露糖，D-葡萄醛酸。性质：能溶于冷水和热水，低浓度时具有高的黏度，黄原胶溶液在28℃-80℃以及广泛PH 1-11范围内黏度基本不变，与高盐具有相溶性。

在酸性食品中保持溶解与稳定，具有良好的冷冻与解冻稳定性。黄原胶与瓜儿豆胶具有协同作用。与刺槐豆胶（LBG）相互作用形成热可逆凝胶。

国际上，黄原胶开发及应用最早的是美国。美国农业部北方地区Peoria实验室于60年代初首先用微生物发酵法获得黄原胶。1964年，美国Merck公司Keco分部在世界上首先实现了黄原胶的工业化生产。1979年世界黄原胶总产量为2000t，1990年达4000t以上。在美国，黄原胶年产值约为5亿美元，仅次于抗生素和溶剂的年产值，在发酵产品中居第3位。

我国对黄原胶的研究起步较晚，进行开发研究的单位，如南开大学、中科院微生物研究所、山东食品发酵研究所等，均已通过中试鉴定。

目前全国有烟台、金湖、五连等数家黄原胶生产厂，年产在200t左右，主要用作食品添加剂。我国生产黄原胶的淀粉用量一般在5%左右，发酵周期为72~96h，产胶能力30~40g/L，与国外比较，生产水平较低。随着黄原胶生产和应用范围的进一步发展，目前北京、四川、郑州、苏州、山东等地都有黄原胶生产新厂建成，预示着我国的黄原胶生产将呈现一个新的局面。

黄原胶

黄原胶的分子结构及其特性

黄原胶是以5分子糖为一单元，由与此相同的单元聚合而成的高分子多糖物质。每一单元由2分子葡萄糖，2分子甘露糖和1分子葡萄糖醛酸组成。主链由β-葡萄糖通过1，4-糖苷键相连而成的2分子葡萄糖为单元，其结构与纤维素结构相同，相间在葡萄糖的C3上连有2分子甘露糖和1分子葡萄糖醛酸构成侧链。

侧链上有丙酮酸及羧酸侧基。因其侧链含酸性基团，在水溶液中呈多聚阴离子，构成黄原胶的三级立体结构：带阴离子的侧链缠绕主链形成螺旋结构，分子间靠氢键形成双股螺旋，而双股螺旋结构间又是靠微弱的非共价键维系，形成规则的”超级接合带状的螺旋聚合体”。

黄原胶的性质

1.典型的流变特性

随着剪切速率增加，因胶状网络遭到破坏，导致粘度降低，胶液变稀，但一旦剪切力消失，粘度又可恢复，因而使黄原胶具有良好的泵送和加工性能。

利用这种特性在需要添加增稠剂的液体中加入黄原胶，不仅液体在输送过程中容易流动，而且静止后又能恢复到所需要的粘度，因此被广泛应用于饮料行业。

2.低浓度时的高粘性

含2%~3%黄原胶的液体，其粘度高达3~7Pa.s。

黄原胶的高粘性使其具有广阔的应用前景，但同时又给生产上的后处理带来麻烦。

3.耐热性

黄原胶在相当宽的温度范围内(-98~90℃)粘度几乎无变化。黄原胶即使在130℃的高温下保持36min后冷却，溶液的粘度也无明显变化。在经多次冷冻-融化循环后，胶液的粘度并不发生改变。在高温条件下若添加少量电解质如0.5%NaCl，可稳定胶液的粘度。

4.耐酸、碱性

黄原胶水溶液的粘度几乎与pH值无关。这一独特性质是其他增稠剂如羧甲基纤维素(CMC)等所不具备的。

5.相容性及溶解性

黄原胶可与绝大部分的常用食品增稠剂溶液溶混，特别是与藻酸盐类、淀粉、卡拉胶、瓜胶溶混后，溶液的粘度以叠加的形式增加。

黄原胶易溶于水，不溶于醇、酮等极性溶剂。在非常广的温度、pH和盐浓度范围内，黄原胶很容易溶解于水中，其水溶液可在室温下配制，搅动时应尽可能减少空气混人。

如果将黄原胶预先与一些干物质如盐、糖、味精等混匀，然后用少量水湿润，最后加水搅拌，这样配制出的胶液其性能更好。

6.分散性及保水性

黄原胶是食品添加剂中优良的悬浮剂和乳化稳定剂。黄原胶对食品具有良好的保水、保鲜作用。

黄原胶的应用

黄原胶在日化学工中的应用

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。

黄原胶静置时的高黏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。

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。

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。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。

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。

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作用。

有专利报道了用黄原胶改善去屑香波里硫化硒的沉积性，稳定香波里分散、不溶、非挥发的硅树脂相。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。

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、蔬菜水果洗涤剂及抗静电剂等产品。

利用黄原胶对强酸和强碱的稳定性及增黏性，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。黄原胶和刺槐豆胶的混合物还可以作为除臭剂使用。

3.黄原胶在食品工业中的应用

由于黄原胶有优良的乳化稳定性、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。

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；用于饮料可有效地延长果肉饮料的悬浮时间，提高水果和巧克力饮料的口味；用于冷冻食品可通过结合自由水使其稳定，并可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，且易于保持产品的外观。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。

用于调味料和调味汁，因其对酸、碱的稳定性好，用于水包油乳浊液中可延长产品的保质期。另外黄原胶还可用于低脂肪食品、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。

4.黄原胶在石油工业和纺织工业中的应用

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。黄原胶在增黏、增稠、抗盐、抗污染能力等方面远比其他聚合物强，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，当黄原胶与磷酸酯化度在0.03～0.5的刺槐豆胶混合使用时可以取得更好的效果。

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。黄原胶在增黏、增稠、抗盐、抗污染能力等方面远比其他聚合物强，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，当黄原胶与磷酸酯化度在0.03～0.5的刺槐豆胶混合使用时可以取得更好的效果。

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及丝绸等印染行业中。

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。

6.黄原胶在其他方面的应用

黄原胶在医药工业可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，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。

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。

黄原胶的发展

目前，世界黄原胶产量约12万t/ a，且每年的产量还以8 %的速度递增。由于黄原胶具有多种功能，在同一种产品中使用可同时产生两种或两种以上的功用，所以是一个市场潜力大、生产开发前景好的微生物多糖。

从国内产销情况来看，每年生产的几千吨黄原胶，大多数用于食品工业，其他工业领域的应用仅限于石油等少数几个行业，占总市场份额也很小。而在国际市场上，黄原胶不仅在食品工业中有着广泛的应用，在石油钻探、三次采油、纺织、印染、陶瓷加工、涂料、炸药、湿法冶金、医药、农药和化妆品等行业中都有着广泛的应用。与国外相比，应加强对黄原胶的性质以及在各个行业中应用的研究。