黃原膠是一種微生物多糖，又稱黃單胞多糖，又稱漢生膠。黃原膠是一種新型的國際發(fā)酵產(chǎn)品。英文名稱為Xanthan Gum商品名有Kelzan(工業(yè)級，美國)，Keltrol(食品級，美國)， Xc-Polymer(石油用)等。黃原膠是以淀粉為主要原料，通過微生物發(fā)酵和一系列生化過程較終獲得的生物聚合物。其主要成分為葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸等。數(shù)百萬分子量。它具有突出的高粘度和水溶性、獨(dú)特的流變學(xué)特性、優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性和PH穩(wěn)定性，令人滿意的兼容性。

1. 黃原膠的結(jié)構(gòu) 黃原膠分子由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-五糖重復(fù)單元結(jié)構(gòu)聚合體由葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸組成，分子量為2×106～20×乙酸與丙酮酸的比例取決于菌株和后發(fā)酵條件。黃原膠聚合物骨架結(jié)構(gòu)類似于纖維素，但是黃原膠的獨(dú)特性質(zhì)在于每隔一個(gè)單元上存在的由甘露糖醋酸鹽、終端甘露糖單元以及兩者之間的一個(gè)葡萄糖醛酸鹽組成的三糖側(cè)鏈。側(cè)鏈上的葡萄糖醛酸和丙酮酸群賦予了黃原膠負(fù)電荷。帶負(fù)電荷的側(cè)鏈與側(cè)鏈與聚合物骨架的相互作用決定了黃原膠溶液的優(yōu)良性能。黃原膠的先進(jìn)結(jié)構(gòu)是通過氫鍵在側(cè)鏈和主鏈之間形成螺旋和多個(gè)螺旋。黃原膠的二級結(jié)構(gòu)是側(cè)鏈繞主鏈骨架反向纏繞，通過氫鍵形成棒狀雙螺旋結(jié)構(gòu)。黃原膠的三級結(jié)構(gòu)是由微弱的非極性共價(jià)鍵組成的螺旋復(fù)合體。

在低離子強(qiáng)度或高溫溶液中，由于負(fù)電荷側(cè)鏈相互排斥，黃原膠鏈形成盤旋結(jié)構(gòu)。然而，即使電解質(zhì)濃度的少量增加也會減少側(cè)鏈之間的靜電排斥，使側(cè)鏈和氫鍵盤繞過聚合物骨架，聚合物鏈延伸成相對僵硬的螺旋桿。隨著電解質(zhì)濃度的增加，這種桿狀結(jié)構(gòu)在高溫高濃度下也能穩(wěn)定存在。離子強(qiáng)度高于0.15mol/L 此結(jié)構(gòu)可維持至100℃不受影響。

水溶性聚合物骨架被化學(xué)一般水溶性聚合物骨架后，會失去其增稠能力。在黃原膠溶液中，聚合物骨架周圍纏繞的側(cè)鏈?zhǔn)蛊涿馐芄?，因此黃原膠對降解化學(xué)物質(zhì)和酶攻擊有很好的抵抗力。 2.黃原膠的性能 黃原膠是一種白色或淺黃色的粉末，是世界上增稠、懸浮、乳化、穩(wěn)定的生物膠。分子側(cè)鏈末端含有丙酮酸基團(tuán)，對其性能影響很大。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更多的官能團(tuán)，在特定條件下會顯示獨(dú)特性能。它在水溶液中呈多聚陰離子，形象多樣，在不同條件下具有獨(dú)特的理化特性。具體表現(xiàn)如下:

2.1 懸浮和乳化 黃原膠常用于食品或其他產(chǎn)品，因?yàn)樗哂酗@著增加系統(tǒng)粘度和形成弱凝膠結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)O/W乳液的穩(wěn)定性。但麻*[5]等研究發(fā)現(xiàn)，只有黃原膠的添加量達(dá)到一定量，才能達(dá)到預(yù)定的穩(wěn)定效果。黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.001%時(shí)，試驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性變化不大；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01～0.02%樣品底部出現(xiàn)富水層，但系統(tǒng)分層不明顯；質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.乳狀液在02%時(shí)分層迅速。只有當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0時(shí).25%時(shí)，黃原膠可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2.2 水溶性 黃原膠能迅速溶解在水中，具有良好的水溶性。特別是在冷水中也能溶解，可節(jié)省復(fù)雜的加熱工藝，使用方便。

2.3 流變性 即觸變或假塑性、黃原膠水溶液，在剪切作用下，粘度急劇下降，剪切速度越高，粘度下降越快，如6r/min質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的黃原膠粘度為1300 mPa.s,而60r/min它的粘度只有4000 mPa.s,不到原來的三分之一，剪切力消除時(shí)，原來的粘度會立即恢復(fù)。剪切力與粘度的關(guān)系是完全可塑的。當(dāng)黃原膠與納米微晶纖維素復(fù)合時(shí)，可在水中形成高強(qiáng)度的全天然生物膠，其觸變性更強(qiáng)。

2.4 熱穩(wěn)定性 由于加熱，一般多糖會發(fā)生粘度變化，但黃原膠的水溶液為10~80℃粘度幾乎沒有變化，即使低濃度的水溶液在廣泛的溫度范圍內(nèi)仍然顯示出穩(wěn)定的高粘度。黃原膠溶液在一定溫度范圍內(nèi)(-4~93℃）反復(fù)加熱冷凍，粘度幾乎不受影響。

2.5 酸堿穩(wěn)定性 黃原膠溶液對酸堿非常穩(wěn)定，可在酸堿條件下使用。黃原膠溶液在pH 2～12 粘度幾乎保持不變。雖然當(dāng)pH當(dāng)價(jià)值等于或大于9時(shí)，黃原膠會逐漸去除乙?；趐H丙酮酸基也會在3點(diǎn)以下失去。但去乙?；虮峄鶎S原膠溶液的粘度影響不大。即黃原膠溶液在pH2~12范圍內(nèi)粘度相對穩(wěn)定，黃原膠是高濃度酸堿混合物的好選擇。

2.6 酶穩(wěn)定性 蛋白酶、纖維素酶、果膠酶、淀粉酶等常見的微生物酶或工業(yè)酶對黃原膠無影響。

3. 應(yīng)用黃原膠 3.1 黃原膠在日常化工中的應(yīng)用 3.1.1 應(yīng)用于化妝品行業(yè) 化妝品行業(yè)黃原膠較重要的用途是牙膏。其優(yōu)良的剪切稀化流動(dòng)使牙膏容易從管道中擠出和泵送。黃原膠是各種牙膏的優(yōu)良組合劑。它易于水化，酶穩(wěn)定性優(yōu)異，能生產(chǎn)出均勻穩(wěn)定的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的延展性。

黃原膠為護(hù)膚霜和乳液提供了良好的穩(wěn)定性。黃原膠靜置時(shí)的高粘度有利于個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中油相均勻分散的穩(wěn)定性，擦拭時(shí)的剪切變薄提供了良好的潤滑和爽膚效果?？寡趸瘎┛箟难?，因?yàn)樗艽龠M(jìn)膠原蛋白的合成， 防止老化，減少細(xì)紋，淡化護(hù)膚化妝品中常用的黑色素，但為了將有效成分運(yùn)輸?shù)教囟ㄎ恢茫仨氝x擇合適的運(yùn)輸系統(tǒng)o/w在微乳化系統(tǒng)中加入少量黃原膠作為增稠劑，效果很好。黃原膠也可用作防曬護(hù)膚品的遮光劑，使皮膚免受紫外線傷害。此外，黃原膠也可用作低增稠劑pH在美白化妝品中使用值和高電解質(zhì)。

眼影中使用黃原膠可以使眼影具有流體結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好，更重要的是，眼影可以在45歲℃保存兩個(gè)月。

人們廣泛接受洗滌香波，因?yàn)樗子谑褂?，易于在頭發(fā)上擴(kuò)散。然而，當(dāng)洗發(fā)水中含有小顆?；钚猿煞謺r(shí)，這些顆粒的懸浮和沉積會帶來各種問題。此時(shí)，如果加入少量黃原膠，可以改善香波的流動(dòng)性，懸浮不溶性色素和藥用成分，產(chǎn)生穩(wěn)定、豐富、精致的奶油泡沫，并在廣泛范圍內(nèi)pH該值與表面活性劑等添加劑具有協(xié)同作用[15]。有專利報(bào)道稱，去屑香波中硫化硒的沉積性[16]用黃原膠改善，穩(wěn)定香波中分散、不溶、不揮發(fā)的硅樹脂相。

熱處理后的黃原膠作為頭發(fā)化妝品中的固定劑，比其他固定劑具有更多的優(yōu)點(diǎn)，包括流變改善、硬度突出、光澤突出等。

3.1.2 應(yīng)用于其他日化行業(yè) 表面活性劑和聚合物的混合系統(tǒng)在許多方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。陰離子、陽離子和非離子表面活性劑都可以與溶液中的水溶性聚合物交聯(lián)，交聯(lián)在很大程度上取決于表面活性劑和聚合物本身的性質(zhì)。兩性離子表面活性劑具有陰離子和陽離子表面活性劑的性質(zhì)，黃原膠是水溶性聚合物理化性能的水溶性聚合物多學(xué)者以兩性離子表面活性劑和黃原膠為研究體系，如徐桂英研究兩性離子表面活性劑甜菜堿和黃原膠的相互作用，黃原膠的存在減少了甜菜堿微團(tuán)中膠束的聚集，原因可能是黃原膠的存在增加了陰離子膠束中表面活性劑的離子化程度。這種混合系統(tǒng)不僅具有陰離子和陽離子表面活性劑的性質(zhì)，而且毒性低，對皮膚和眼睛溫和，水溶性好，對硬水的抵抗力好，易于生物降解，常用于液體洗滌劑、洗發(fā)水、浴液、餐具洗滌劑、蔬菜水果洗滌劑、抗靜電劑等產(chǎn)品。這種混合系統(tǒng)不僅具有陰離子和陽離子表面活性劑的性質(zhì)，而且毒性低，對皮膚和眼睛溫和，水溶性好，對硬水的抵抗力好，易于生物降解，常用于液體洗滌劑、洗發(fā)水、浴液、餐具洗滌劑、蔬菜水果洗滌劑、抗靜電劑等產(chǎn)品。

利用黃原膠對強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的穩(wěn)定性及增粘性，還可以制造工業(yè)用的酸性和堿性清洗液。例如，歐洲專利介紹的清潔浴缸和其他剛性表面用的酸性微乳液復(fù)配物除含陰離子表面活性劑，非離子表面活性劑和其他添加劑外，也含有黃原膠。黃原膠和刺槐豆膠的混合物還可以作為除臭劑使用。

3.2黃原膠在食品工業(yè)中的應(yīng)用 黃原膠因其良好的乳化穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、與食品其他成分的相容性和流變性而被廣泛應(yīng)用于各種食品中。

烘焙食品中使用的黃原膠可以提高烘焙食品在烘焙和儲存期間的持水性和口感的光滑度；飲料可以有效延長果肉飲料的懸浮時(shí)間，提高水果和巧克力飲料的口感；冷凍食品可以通過結(jié)合自由水穩(wěn)定，控制冰晶的生長速度，提供理想的結(jié)構(gòu)。在罐頭食品中加入黃原膠，使材料易于泵送和灌裝，并易于保持產(chǎn)品的外觀。乳制品生產(chǎn)中使用的黃原膠可以提高牛奶、冰淇淋、飲料的穩(wěn)定性，提高奶油的保形力。用于調(diào)味料和調(diào)味汁，由于其對酸堿的穩(wěn)定性好，可延長水包油乳液中產(chǎn)品的保質(zhì)期。此外，黃原膠還可用于低脂食品、保健食品和肉制品。它與槐豆膠的混合物也可用于制作糖果、果醬和果凍。

3.3 黃原膠在石油工業(yè)中的應(yīng)用 聚丙烯酰胺是我國油田的主要化學(xué)品CMC、變性淀粉等，導(dǎo)致鉆井成本高，出油率低。黃原膠在增粘、增稠、抗鹽、抗污染能力等方面遠(yuǎn)強(qiáng)于其他聚合物，特別是在海洋、海灘、高鹵水層和永凍土層鉆井中，對加快鉆井速度、防止油井坍塌、保護(hù)油氣田、防止井噴、大幅提高油率有明顯作用，當(dāng)黃原膠和磷酸鹽化度為0時(shí).03～0.5.混合使用刺槐豆膠可以取得更好的效果。

3.4 黃原膠在紡織工業(yè)中的應(yīng)用 黃原膠用于印染行業(yè)，可作為染料和顏料的懸浮劑、印染控制劑，控制印染泥漿的流動(dòng)性，防止染料遷移，使圖案清晰，與漿液中的大部分成分相互溶解，其自身的洗滌特性也非常有效。因此，黃原膠廣泛應(yīng)用于地毯、絲綢等印染行業(yè)。

3.5 黃原膠在陶瓷和搪瓷工業(yè)中的應(yīng)用 低濃度時(shí)黃原膠的流變性能可使瓷釉中的不溶性成分長期懸浮，與瓷釉成分相互溶解，防止破碎瓷釉成分的形成，縮短研磨時(shí)間。同時(shí)，還可以控制干燥時(shí)間，降低爐溫，相應(yīng)減少斑點(diǎn)等缺陷，大大提高陶瓷加工工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量。 3.6 黃原膠在其他方面的應(yīng)用 黃原膠可作為藥品生產(chǎn)中乳液和懸浮液的乳化穩(wěn)定劑，使藥品均勻一致。在農(nóng)業(yè)上，黃原膠被用作農(nóng)藥乳液的穩(wěn)定劑和懸浮劑。噴灑時(shí)，可控制微液滴的大小，防止漂移，使藥物粘附在植物葉片上，延長藥物成分與作物的接觸時(shí)間，耐雨水沖刷。漿狀炸藥可提高其稠度，與瓜兒膠一起使用可提高其熱穩(wěn)定性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國每年生產(chǎn)的黃原膠30%用于食品工業(yè)，70%用于其他工業(yè)。 4.結(jié)語 目前, 世界黃原膠年產(chǎn)量約5萬元t, 而且年產(chǎn)量還是8% 速度增加。由于黃原膠具有多種功能， 使用同一產(chǎn)品可同時(shí)產(chǎn)生兩種或兩種以上的功能， 因此，市場潛力大， 微生物多糖具有良好的生產(chǎn)開發(fā)前景。從國內(nèi)生產(chǎn)和銷售的角度來看，每年生產(chǎn)的數(shù)千噸黃原膠大多用于食品工業(yè)。其他工業(yè)的應(yīng)用僅限于石油等少數(shù)行業(yè)，占總市場份額很小。在國際市場上，黃原膠不僅廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)，還廣泛應(yīng)用于石油鉆探、三次采油、紡織、印染、陶瓷加工、涂料、炸藥、濕冶金、醫(yī)藥、農(nóng)藥、化妝品等行業(yè)。與國外黃原膠在幾十個(gè)行業(yè)和幾十種產(chǎn)品中的應(yīng)用相比，我們在應(yīng)用上有很大的差距。因此，要加強(qiáng)對黃原膠性質(zhì)及其在各行業(yè)的應(yīng)用的研究，為擴(kuò)大其在其他行業(yè)的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)，使其應(yīng)用于更多的行業(yè)，產(chǎn)生更大的社會經(jīng)濟(jì)效益。

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