黃原膠的物化性質和制備方法

時間：2023-03-24 17:12:03來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

黃原膠的物化性質和制備方法

[db:作者] / 2022-12-29 00:00

黃原膠

[結構式]

圖3-12黃原膠分子結構

[物化性質]黃原膠(xanthic gum)亦稱漢生膠(rhodicareS)，是采用黃單胞菌屬(Xanthomonascampestris)微生物對糖發酵作用后提煉成的一種生物高分子多聚糖。因其具有增黏性、懸浮性、耐酸堿、耐高溫及抗鈣鹽等許多優異性能，而廣泛應用于食品、藥品、化妝品、采礦、采油等行業。

黃原膠為白色或米黃色微具甜橙臭的粉末，屬碳水化合物多聚糖類物質。黃原膠的分子結構見圖3-12。由圖3-12可以看出，它具有纖維素的主鏈和低聚糖的側鏈。主鏈由D-葡萄糖以β-1，4糖苷鍵相連，每隔一個葡萄糖的C3位連接一個側鏈，側鏈由甘露糖-葡萄糖醛酸-甘露糖相連組成。與主鏈相連的甘露糖C6位帶一個乙酰基，末端的D-甘露糖有一半數量的分子，其C4和C6位與一個丙酮酸以縮酮鏈相連接。黃原膠的相對分子質量在2×106～50×106。近年來，國內外學者對黃原膠在水溶液中的構象進行了大量的研究，認為黃原膠在氯化鈉水溶液中主要以多分子締合狀態存在，少量以單分子狀態存在，且為蠕狀鏈，締合狀態的分子呈分段的雙股螺旋構象。

黃原膠為一陰離子型聚電解質，既溶于冷水，也溶于熱水，但不溶于大多數有機溶媒。黃原膠具有良好的增黏性和優良的流變學特性，低濃度時就顯示出很好的黏度和很強的假塑性，其10g/L的水溶液在靜置時幾乎成凝膠狀，黏度為15000～20000mPa.s，且表觀黏度與濃度和剪切速率有關，隨著黃原膠濃度的增大，其黏度也增大。當黃原膠溶液受到剪切時，黏度迅速下降，易于流動，一旦停止剪切，黏度立即恢復原狀，由于其黏滯性很低，所以黃原膠溶液很容易傾出和用泵輸送。因此，黃原膠是穩定性優越的增稠劑和懸浮劑。

[制備方法]1黃原膠的制取由發酵和提取兩道工序完成。

①發酵以玉米淀粉為原料，以甘藍黑腐病黃單胞菌N.K一01菌珠為產生菌，經培養、接種和發酵制成含黃原膠濃度為2%～5%的發酵液。一般發酵溫度為28～30℃，時間72～96h，pH=6.5～7.0。發酵過程需不斷通氣和攪動。

②提取于黃原膠發酵液加入異丙醇使之沉淀，然后再經分離、干燥、研磨和過篩處理，即可得到淡黃色粉末狀產品。

黃原膠在不同醇中產生的沉淀形體各異，在甲醇、乙醇中，沉淀細且碎，而在異丙醇中，得到的沉淀則長而齊，呈纖維狀，易于回收分離，利于工業生產。

[應用]黃原膠主要應用于石油、食品等工業。

(1)石油工業

用于油井的三次采油，黃原膠是多聚物驅動法采油的首選多聚物。因為它不僅是表面活性物質，能提取帶多孔巖石中原油；更重要的是：在采油過程中，由于地層水的黏度低于原油黏度，常造成水超越油流動，使大量油帶成為死油區。為了提高水的波及能力，減少死油區，用黃原膠調配成適當濃度的稠化水溶液，使其流動力低于地層油。將這種稠化水溶液注入井內，壓進油層驅油，可提高采油率10%以上。

在鉆探過程中需要用大量的化學改性泥漿，以平衡地壓，防止井噴，保護井壁，防止卡鉆等。國外廣泛使用黃原膠作為泥漿濾失劑和泥漿增稠劑，其使用量僅次于聚丙烯酰胺。這是因為黃原膠和纖維衍生物、變性淀粉及磺化改性產品比較，具有良好的抗鹽、耐熱及耐剪切的顯著流變性。因而在海.上、高含鹽層、高石膏層鉆井以及鉆深井時尤其需要。用黃原膠調制的泥漿，在含NaCl高達30%，溫度在90℃條件下仍能正常工作，保證鉆井。

我國近年來在一些高含鹽油田也開始使用黃原膠，如中原油田、河南油田、渤海油田等。但由于我國生產黃原膠的成本較高，售價昂貴，油田用量不大，如果能設法改進工藝，降低生產成本，油田的潛在市場很大。

(2)食品工業

在食品工業中，黃原膠用作多目的穩定劑，稠化劑和加工助劑，廣泛用于罐裝、瓶裝食品、面包、奶制品、冷凍食品、飲料、釀造、糖果、糕點、湯料、肉食產品等中。在冷凍食品中，使用黃原膠能明顯地改進以淀粉為增稠劑的許多食品的凍-融穩定性。在液體飲料中使用黃原膠可以保持風味和口感性使果汁有良好的灌注性，口感滑爽；在固體食品中，可制作穩定性好，外觀光滑的風味食品，這類食品在口中因咀嚼及舌頭轉動所形成的剪切力使黏度下降，感覺清爽細膩，利于風味施放。在罐頭食品中，用0.5%～1%的黃原膠代替部分淀粉，可以更好地改善食品的質量和外形，且出品率提高10%以上。

(3)其他行業

在化妝品及洗滌工業，黃原膠主要用來配制牙膏、洗發香波、發型定性劑、染發劑等；在涂料行業，主要利用黃原膠的流變特性，用于噴涂式涂料中有著+分理想的防流掛效應；在消防行業，利用黃原膠的耐熱性和低濃度高增黏性，用其制成的凝膠型抗溶泡沫滅火劑是消防事業的重大突破，黃原膠與其他阻燃物質也可配成阻燃劑；在紡織印染行業，主要用作增黏劑、上膠劑、上光劑、分散劑；在農業領域，用作化肥、農藥的懸浮劑和穩定劑。由于其流變特性，易于倒進流出，很適用于噴灑作用；在膠黏劑行業，用作膠黏劑、密封劑的增稠劑和增黏劑；在陶瓷行業，以黃原膠作增稠劑，可使陶瓷表面涂膜均勻。

此外，黃原膠還在地礦、搪玻璃、醫藥、造紙、照相、錄像帶、建筑、重力選礦、濕法冶金、炸藥、金屬表面處理、照相制版、煙草等方面亦得以廣泛應用。

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