黄原胶(Xanthan gum),又名汉生胶，是由野油 菜黄单胞杆菌（Xanthomnas campestris)以碳水化 合物为主要原料(如玉米淀粉)经发酵工程生产的 一种作用广泛的微生物胞外多糖^。它具有独特 的流变性，良好的水溶性、对热及酸碱的稳定性、与 多种盐类有很好的相容性，作为増稠剂、悬浮剂、乳 化剂、稳定剂，可广泛应用于食品、石油、医药等20 多个行业，是目前世界上生产规模最大且用途极为 广泛的微生物多糖。 

1黄原胶的分子结构和理化性能 1.1黄原胶的分子结构

黄原胶是由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄 糖醛酸、乙酸和丙酮酸组成的“五糖重复单元”结构 聚合体，分子比为2. 8: 3: 2 1. 7 0. 51~ 0. 63。黄原 胶分子的一级结构是由0- 1,4键连接的D-葡萄 糖基主链与三糖单位的侧链组成，其侧链由D-甘 露糖和D-葡萄糖醛酸交替连接而成，分子比例为 2 1,三糖侧链由在C- 6位置带有乙酰基的D-甘 露糖以a- 1, 3键与主链连接，在侧链末端的D-甘 露糖残基上以缩醛形式带有丙酮酸(图1)[1,2]。

图1黄原胶的分子结构

黄原胶的分子量在2x 106~ 50x 106之间>3]。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[4],这 是黄原胶的二级结构。黄原胶的双螺旋依靠微弱的 共价键形成网状立体结构，这是黄原胶的三级结构，

它在水中以液晶的形式存在。

1.2黄原胶的理化性质

黄原胶是一种类白色或浅米黄色的可流动的粉末，黄原胶的特性发展现状生产及其应用，是目前国际上集増稠、悬浮、乳化、稳定于一体， 性能最优越的生物胶。黄原胶无味、无臭、无毒、食 用安全，易溶于水。在水溶液中呈多聚阴离子，具有 独特的理化性质。具体表现为[5,(1)在极宽的剪 切率和浓度范围内保持极高的假塑性;（2)在热水和 冷水中有良好的溶解性;（3)有良好的増粘性和悬浮 能力，在低浓度下具有较高的粘度;（4)有很高的稳 定性，耐酸碱、高盐环境，抗高温、低温冷冻，抗生物 酶解，抗污染能力强;（5)可同多种物质(酸、碱、盐、 表面活性剂、生物胶等)互配，具有满意的兼容性； (6)有良好的分散作用、乳化稳定作用。

2黄原胶国内外发展现状

自20世纪50年代以来，采用发酵工程技术生 产多种微生物多糖是国际上的热门课题，黄原胶的特性发展现状生产及其应用，并己有数 种微生物多糖己具备相当的工业化规模。黄原胶 就是其中最具代表性、商品化程度最高的一种。

美国首先对黄原胶进行了研究并于60年代实现 工业化生产。目前生产黄原胶的国家和地区主要有美 国、法国、英国、日本、德国、韩国、中国和台湾省。全世 界的黄原胶产量达5万吨/年以上，其中能够大规模生 产黄原胶的国家有美国、法国、奥地利和日本。目前仅 美国Kelco公司，就达到年产1.5~ 2万吨的生产规模， 是世界上最大的黄原胶生产厂。法国Rhone Poulen公 司近年以8000万法郎的代价，把他在法国Melle的综合 企业中生产黄原胶的能力扩大了 20%，成为世界第二 大黄原胶生产厂家17]。据统计，1993年世界黄原胶产 量251d，消费量为23kt。1997年需求27kt，年需求平均 增长5. 7%。1997年国际市场份额分别为美国N* trasweet kelco 占 62%，法国 Rhone Poulene 占 21%，奥地 利 Tungbunzlauei.占 11%，SBI 占 6%[8]。

早年黄原胶主要用于石油钻探，进入90年代， 其主要用途己转向食品，约占总量的60%。美国 作为黄原胶的最大生产国和消费国，其70%用于 食品。美国1975年食品工业用黄原胶为950t， 1979年为1100t，占黄原胶总用量的29%。1993 年达7000~ 9000t，占黄原胶总用量的70%，主要 用于低热量食品、调味汁、布丁、微波食品等。

表1全国黄原胶生产企业及规模(不完全统计)

生产企业生产规模（吨/年）类别

淄博中轩集团生物制品有限公司10000食品级、工业级

山东金粟生物制品有限公司3000食品级、工业级

山东福瑞集团2000食品级、工业级

甘肃省武威顺兴生物化工厂1500食品级、工业级

河南沁阳生物化学厂1000工业级

江苏金湖制药厂600食品级、工业级

上海国润生物技术有限公司500食品级、工业级

河南天冠集团500食品级、工业级

河北新河生物化工有限公司300食品级、工业级

黑龙江甘南柠檬酸厂300食品级

合计10家19700

我国1979年才开始对黄原胶进行研究开发， 虽然起步较晚，黄原胶的特性发展现状生产及其应用，但我国科技工作者依靠自己的智慧 和力量，在无任何资料可供借鉴的情况下，毅然从 自然界中筛选出黄原胶生产菌株，并研制开发出高 附加值的发酵产品一黄原胶，并于八十年代投入 商品化生产。自80年代中期，山东烟台微生物多 糖厂、江苏金湖黄原胶厂率先进行工业规模的黄原 胶生产以来，据不完全统计，国内黄原胶的生产厂 由2、家増加到今天的十几家，年总产量也由百十 吨増加到2万吨左右（见表1)[9]。我国黄原胶的 生产技术不断进步，生产规模日趋大型化，应用面 也逐步扩大。“十五”期间预测发展到3万吨。然 而，在产量的不断増加中，产品质量应有更明显的 改观，在其产业化的过程中，有关生产工艺的规范 化、生产过程的质量控制、产品的质量指标、检测方 法等方面，都存在一些不容忽视的问题，值得探讨。

3黄原胶生产

3.1 菌种ll0]

黄原胶发酵的菌种一般采用野油菜黄单胞菌(亦 名甘蓝黑腐病黄单胞菌)，此外，菜豆黄单胞菌(X. _p haseoli)、锦奏黄单胞菌(X. mfllvaoeorum)和胡萝卜 黄单胞菌(X. carotoej和亦可作为发酵菌种。

3.2培养基[11]

以葡萄糖、蔗糖或淀粉等为碳源，以蛋白质、鱼 粉、豆粉或硝酸盐为氮源，加KH2P〇4、MgS〇4、Ca>

CO3等无机盐和Fe2+、Mn2+、Zn2+等微量元素，以

及生成促进剂谷氨酸、柠檬酸等。

3. 3生产工艺

目前国外采用的生产工艺为:

 

包装

发酵罐为专用搅拌式反应器，目前也逐步改为 气升式发酵罐，以减少能耗。后处理采用的是物理 脱水与化学沉淀相结合办法。

国内生产黄原胶常用的工艺流程与国外相同，但 发酵罐为标准型通用反应器。后处理采用的是乙醇 沉淀法，酒精消耗量很大。其生产工艺流程如下：

 

采用上述工艺后，可省去原后处理乙醇沉淀的 大量消耗，节约成本[12]。

黄原胶的生产包括发酵和提取两部分。发酵 工艺有连续法和间歇法，黄原胶的特性发展现状生产及其应用，但真正工业化的是间歇 法。实际过程是:种子发酵、种子扩大和发酵。

提取工艺包括^3』：

(1)发酵液处理。经离心法、过滤法或酶处理法预 处理除去菌体及不溶性杂质，并对发酵液进行浓缩。

(2)沉淀反应:用钙盐、铝盐、季铵盐或酸沉淀法 制J取精制品;用有机溶剂沉淀法制取食品级精制品。

(3)过滤沉淀物并进行洗涤。

(4)干燥、粉碎、筛分，成品包装。

食品级黄原胶的提取方法，一般采用甲醇、异 丙醇、乙醇等低级醇作为沉淀剂。由于后提取使用 乙醇，成本高，生产和应用均受到限制。

1987年我国研究成功采用非醇法生产黄原胶，

1991年正式获得国家发明专利权。这是我国黄原胶 生产的关键性突破，彻底解决了后提取成本高的问 题，从而为黄原胶大量国产化开辟了可行之路。

非醇提取法生产黄原胶采用XC —8420菌种， 其发酵过程为18]:菌种在种子罐中内经分级培养 后，接种到发酵罐中，在30°C条件下，通气、搅拌， 发酵时间为48小时~ 60小时，放罐后用稀盐酸调 pH值为2。黄原胶即沉淀下来，经脱水干燥后得 淡黄色成品。

在后提取工艺中完全不使用酒精等有机溶剂。 与通常的溶剂提取法相比大大降低了生产成本，免 除溶剂回收、储存装置、节约能源、提取设备及车间 也不再要求防爆。

4黄原胶在食品工业中的应用

黄原胶作为食品添加剂，己被许多国家接受。 这种多糖通过控制产品的流变学行为而显著改善 食品的质地、口感、外观品质，提高其商业价值，己 在饮料、糕点、果冻、罐头食品、海产品、肉制品加工 等领域中重要的稳定剂、悬浮剂、乳化剂、増稠剂、 粘合剂及具高附加值、高质量的加工原料。具体可 概括为以下几个方面^14，15』：

4 1作为耐酸、耐盐的増稠稳定剂，应用于各种果 汁饮料、浓缩果汁、调味料(如酱油、蚝油、沙拉调味 汁)的食品中。黄原胶的稳定效果明显优于其它 胶，具有较强的热稳定性，一般的高温杀菌对其不 会有影响，可用于各种果汁饮料、果肉饮料、植物蛋 白饮料等，用量为0.08%~ 0.3%。黄原胶优良的 耐盐耐酸碱性可完全取代酱油中的传统増稠剂淀 粉等，可以克服淀粉沉淀的缺点，且能使酱油细腻 均一，提高挂壁性和着色性，延长货架期，果酱、豆 酱等风味调制酱，用黄原胶作増稠稳定剂，使酱体 统一，涂拌性好，不结块，易于灌装，且提高口感。

4 2作为乳化剂用于各种蛋白质饮料、乳饮料等 中，黄原胶的特性发展现状生产及其应用，防止油水分层和提高蛋白质的稳定性，防止蛋 白质沉淀，也可利用其乳化能力作为起泡剂和泡沫 稳定剂，如用于啤酒制造等。在以豆类蛋白为主的 乳化体系中加入0. 02%的黄原胶后，乳化性明显 提高，并使混合体系具有高的剪切率和热诱导的高 粘特性。

4 3作为稳定的高粘度填充剂，可广泛应用于各类点 心、面包、饼干、糖果等食品的加工，在不改变食品的 传统风味的前提下，使食品具有更优越的保形性，更 长的保质期，更良好的口感，有利于这些食品多样化 和工业化规模生产。在各种冷冻食品生产中，黄原胶 具有防止其失水，延缓老化，延长保质期的作用。

4 4作为乳化稳定剂应用于冷冻食品，在冰淇淋、 雪糕中黄原胶能调整混合物粘度，是使其具有均匀 稳定的组成，组织滑软，由于黄原胶的粘度和温度 的关系有可塑性和剪切性能，故在加工操作时粘度 下降，阻力减小，有利于工艺进行，而在冷却老化阶 段，粘度恢复，有利于提高膨胀率，防止冰淇淋组织 中大冰晶的形成，使冰淇淋口感润滑细腻，同时提 高了产品的冻融稳定性，而且在融化时奶油和水混 合均匀，不会产生浆液分离现象。一般老化时间2 ~ 3h，用量 0. 2% ~ 0. 4%。

4 5黄原胶可广泛应用于各种肉制品的加工，可明 显提高制品的嫩度、色泽和风味，还可以提高肉制品 的持水性，从而提高出品率。对方火腿、圆火腿这些 肉块制品，需经腌制剂的腌制，不应开始就加入黄原 胶，否则粘液层会影响腌制剂的渗透，一般在腌制完 后再加入1%的预先配制好的黄原胶溶液，再加入 其它辅料，搅拌均匀后装灌或注入肠衣。对午餐肉、 红肠等肉糜制品在斩拌肉时，可直接将预先配制好 的黄原胶溶液倒入搅拌机，然后再加入淀粉之类的 辅料，黄原胶用量0. 1% ~ 0. 3%。

4 6黄原胶可广泛应用于水果、蔬菜的保鲜加工处 理，可防止果蔬失水、褐变等现象的发生，从而延长 产品保质期。以往人们常采用含有亚硫酸盐的食品 保鲜剂处理新鲜果蔬，以求延长生菜生果的货架寿 命，但是亚硫酸盐能使食品失去原色而被漂白并产 生不愉快的嗅感和味感。经长期研究发现利用黄原 胶即可配制不含亚硫酸盐的保鲜剂。

4 7黄原胶可应用于罐头食品的加工，有利于保持 产品的外观，而且利用黄原胶的假塑性，能控制装罐 时的粘度，易于灌注。研究发现，在加工蘑菇罐头时 先用黄原胶或含黄原胶及其它一些化合物的溶液对 材料进行预处理，能有效地克服加工中蘑菇的皱缩、 褐变及组织致密化等现象发生。

4 8黄原胶在面食制品中，是很好的值得推广的添 加剂。在面条、拉面、方便面生产中，加入黄原胶，増 强了面团的筋力，压出的面片有韧性，烘干时降低断 条率，同时改善产品口感，吃口有筋，清新爽滑，对油 炸方便面还可节省用油，降低成本。在速冻铰子馄 炖皮中加入黄原胶，能提高产品的口感，减少烂皮和 混汤度;在馅类产品中加入总量的0. 05%~ 0. 1%的 黄原胶，可以有利于汤汁的保水，保证产品在开水中 煮透，汤汁香味浓郁，并可提高和改善口感，黄原胶 用作面包、蛋糕等的填充剂成分，可延长这些产品松 软的时间，延长产品的货架寿命。

5展望

近年来，世界黄原胶生产国家经过不断的技术 改造，其生产能力己达5万余吨/年，产品供不应求，黄原胶的特性发展现状生产及其应用， 价格一直比较坚挺，工业级黄原胶价格在3. 5万~ 4. 5万元/吨范围内波动，食品级则根据质量、供需 双方情况波动幅度更大，为5万~ 10万元/吨。黄 原胶应用领域之广，价格之昂贵是许多其它微生物 多糖所无法比拟的，国内外对需求市场潜力巨大，发 展前景十分诱人。伴随西部大开发和十五规划目 标，国内黄原胶生产厂家将増至数十家，黄原胶生产 将成为我国发酵领域的又一新兴产业。