黄原胶的特性生产及应用进展,正是由于这些多螺旋体形成的网络结构，使黄原胶具有良 好的控制水的流动性质，因而具有很好的增稠性能[2]。螺旋以 非共价键力如氢键、静电作用力、空间位阻效应保持稳定，黄 原胶在水溶液中具有3中构象：天然黄原胶可能具有一个相 对较规则的双螺旋结构;经长时间的热处理，黄原胶螺旋链会 伸展为无序的卷曲结构；冷却后，螺旋和卷曲链在体系中均有 相当程度的存在3]。此外，Ca'Mg^Ba'K'Na—等离子通过分 子内和分子间的盐桥作用能联结分子链，促进黄原胶向双螺 旋状态转变。正是黄原胶复杂的聚集态结构和分子间作用力 决定了其溶液在低剪切力、低浓度下具有高粘度和假塑性行 为，侧链缠结起来将主链保护起来，使黄原胶溶液具有良好的 耐热、耐酸和耐盐性能，并对酶解也具有良好的稳定性。

Key words:Xanthan gum； Microbial polysaccharide; Viscosity 随着人们对活性多糖的研宄的不断深入，许多具有高商 业价值的多糖物质不断被研宄和开发，如透明质酸、黄原胶。

黄原胶因具有突出的高粘性和水溶性、独特的流变特性、优良 的温度稳定性和pH稳定性、极好的兼容性以及安全环保等 特性已经成为研宄和开发的热点，现已广泛应用于石油开采、

食品工业、纺织和化妆品等诸多方面。

1黄原胶的分子结构和构象

 

黄原胶(Xanthan gum)是由野油菜单胞菌（亦名甘蓝黑腐 黄单胞菌）、菜豆黄单胞菌、锦葵黄单胞菌和胡萝卜黄单胞菌 等分泌的一种大分子生物多糖。黄原胶是一种水溶性生物多 糖，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”的结构聚合体，具有类似纤维素的一 级结构，包括由P -1，4键连接的D-葡萄糖基主链以及含三 个糖单位的侧链，侧链由两个D-甘露糖和一个D-葡萄糖醛 酸交替连接而成，如图1所示R平均相对分子量在2x 106〜2x 107Da。黄原胶常以由侧链与主链之间通过氢键结合形成双螺 旋结构，并以多重螺旋聚合体的二级结构状态存在.

黄原胶是目前国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定、安全环保 等优越性能于一体的一种无味、无臭的天然生物胶。黄原胶水 溶液具有突出的高粘性和水溶性、独特的流变特性、优良的温 度稳定性和pH稳定性、极好的兼容性等独特的理化性质，见

表1。表1黄原胶主要理化性质

理化性质特性

水溶性极易溶于热水和冷水

增稠性0.9%黄原胶粘度为8600Pa.s[4]

流变性假塑性

热稳定性10°C~80°C粘度几乎不变

耐酸碱性pH1~13粘度几乎不变

酶解稳定性抗蛋白酶、果胶酶、淀粉酶、纤维素酶等酶类

兼容性能与酸、碱、盐、表面活性、生物胶等互配

3黄原胶的生产

黄原胶项目属于生物工程高技术产业，技术密集程度高， 工程化难度大，主要有美国、法国、澳大利、瑞士及中国等少数 国家生产。随着黄原胶生产工艺和工业生产技术的日趋成熟， 使黄原胶的发酵产率、糖化率得到大幅度的提高，一般底物转 化率60%〜70%，发酵周期大大缩短，由72〜96h缩短为 48〜52h。黄原胶的生产工艺主要包括发酵工艺和提取纯化工 艺两部分，其产率受到菌种、培养基、发酵条件、反应器类型、 操作等方面因素的影响。黄原胶发酵菌种一般采用野油菜黄 单胞菌（A^nhomnas campestris)、菜豆黄单胞菌（Xanhomnas phaseoB、锦葵黄单胞菌(Xanhomnas maivacearum)和胡萝卜 黄单胞菌CanhomnasCaroae)等，工业上主要米用野油菜黄 单胞菌为发酵菌株。Xanhomnas.sp属于Pseudomonaceae属， 是甘蓝、紫花苜蓿、黄豆等植物的致病菌，为杆状，宽 0.4〜0.7M m，长0.7〜1都m，有单个鞭毛长约1.7〜3M m，黄原胶的特性生产及应用进展,可以 游动，革兰氏阴性，好氧。Xnhomnas.sp可通过ED代谢途径、 三羧酸循环途径和乙醛酸代谢途径代谢葡萄糖，其中ED代 谢途径为主要代谢途径。Xanhomnassp生长培养基主要是 YM和YM-T培养基，且以此两种培养基为生长培养基，菌种 的生长曲线呈二次生长曲线型。Xanhomnassp的发酵法产黄 原胶的发酵培养基主要以物美价廉的淀粉为碳源，以鱼粉、豆 粉或硝酸盐为氮源，加KHP〇4、MgS〇4、CaC〇3等无机盐和 Fe2+、Mn2+、Zn2+等微量元素，pH7.0。黄原胶是菌体细胞荚膜的 组成成分之一，它的生成与菌体的生长密切相关。增加菌种的 接种量可以增加菌体浓度，但却减少了黄原胶的分泌，因为细 胞周围的黄原胶阻碍了营养物质的转运，使菌体对数生长期 延迟。Pons等人[5]采用分级培养的方法，接种时间小于7h，避 免黄原胶的生产(如图3所示），既提高菌体生物量，又减除了 黄原胶对发酵的抑制作用，提高了黄原胶的生产量。黄原胶的 合成温度为25〜34°C，一般控制在28°C或30°C，Xanhomnas. sp菌体的最佳生长温度与黄原胶最佳合成温度不一致，一般 菌体最佳生长温度为25°C，黄原胶最佳合成温度为30°C。黄 原胶发酵液的分离纯化比较困难，发酵完毕后，发酵液中一般 含有10〜30g/L黄原胶10g/L菌体以及3〜10g/L的其它代 谢产物。由于高浓度的黄原胶使得发酵液的粘度很大，很难处 理，一般分离纯化黄原胶主要包括菌体灭活、细胞去除、沉淀 黄原胶、洗涤、干燥等步骤。

YM固体5〜7mL YM40〜100mL的

发酵罐

培养基#液体培养#半合成培养基’

图3 Xanthomnas.sp分级培养示意图

4 黄原胶的应用

黄原胶的特性生产及应用进展,黄原胶以其优良的增稠、悬浮、乳化效果且安全环保已被 广泛应用于食品、石油、化工等多领域。国内约有45%的黄原 胶用作食品添加剂，40%用于石油驱油剂，15%用于化妆品、 纺织、陶瓷、环保等行业。

4.1 食品工业

1969年，美国食品和药物管理局(FDA)批准黄原胶作为 食品添加剂，并首先把黄原胶用于食品工业，随后迅速发展到 欧洲、日本和加拿大等国家。1988年，我国卫生部批准将黄原 胶列入食品添加剂行列，迅速被作为乳化剂、增稠剂、粘合剂、 增效保鲜剂、悬浮剂等广泛用于食品行业，大大改善了食品的 口味、延长了食品的保藏寿命等。

表2黄原胶食品添加剂主要应用

食品种类质量分数/%效果

奶制品0.5~0.2增加稳定性、易于香味释放、口感细腻清爽

果汁饮料0.05-0.2保持液体均匀不分层、易于释放风味

啤酒0.05-0.2促进啤酒产泡

烘焙食品0.1-0.4增加蜂窝气泡量、提高保水性能、保持松软润口

冷冻食品0.05-0.2减少冰冻晶，使食品口感滑爽

果蔬类0.03-0.4保鲜、延长保藏时间

4.2油井开采业

黄原胶的特性生产及应用进展,由于黄原胶的流变学特性、耐盐性能、增稠效果被广泛应 用于油田开发，用于油田钻井泥浆添加剂。黄原胶独有的在低 剪切情况下的高粘度，使低浓度的钻井液可以悬浮固体物质， 即使在高温、高浓度酸碱盐溶液中仍然保持其性能，这一点尤 其适合海洋钻井采油。黄原胶适合三次采油和提高采油率法.